JP2714167B2 - Capacitor charging circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は炭酸ガスレーザ、エキシマガスレーザ等の気
体レーザ装置に用いられるコンデンサ充電回路に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a capacitor charging circuit used in a gas laser device such as a carbon dioxide gas laser and an excimer gas laser.
（従来の技術） 炭酸ガスレーザ、エキシマガスレーザについて電子の
励起を行う場合、コンデンサに充電した電荷を、高速ス
イッチによって、1KHz以上の高い繰返し周波数で放電さ
せることが行なわれる。(Prior Art) When electrons are excited in a carbon dioxide laser or an excimer gas laser, electric charges charged in a capacitor are discharged at a high repetition frequency of 1 KHz or more by a high-speed switch.
この場合、高速スイッチとしては、ターンオンすると
きの高速性、及びオン状態での低損失性を重視して、サ
イラトロンが多く用いられている。しかし、このサイラ
トロンは、高い繰返し周波数で使用した場合ターンオフ
機能が不安定になるという欠点を有している。そこで、
このターンオフを確実に行うため、コンデンサが放電さ
れた後に一定の休止期間を設けるようにした、所謂コマ
ンド方式の充電が従来から行なわれている。In this case, a thyratron is often used as a high-speed switch, with emphasis on high speed at the time of turn-on and low loss in an on state. However, this thyratron has the disadvantage that its turn-off function becomes unstable when used at high repetition rates. Therefore,
In order to surely perform the turn-off, a so-called command-type charging in which a certain pause period is provided after the capacitor is discharged has been conventionally performed.
第３図は、特開昭62-211976号公報に示された、この
ようなコマンド方式のコンデンサ充電回路の概略構成図
である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of such a command type capacitor charging circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-121976.
この図において、直流電源装置１からの直流出力はイ
ンバータ装置２により20KHzの交流出力に変換され、昇
圧トランス３の一次側に供給される。制御回路４は、所
定幅及び所定周波数のパルス信号即ちキャリヤ信号を入
力し、このキャリヤ信号を基本成分とする制御信号によ
りインバータ装置２をキャリヤ制御するようになってい
る。In this figure, a DC output from a DC power supply 1 is converted into an AC output of 20 KHz by an inverter 2 and supplied to the primary side of a step-up transformer 3. The control circuit 4 receives a pulse signal having a predetermined width and a predetermined frequency, that is, a carrier signal, and carries out carrier control of the inverter device 2 by a control signal having the carrier signal as a basic component.
そして、昇圧トランス３の二次側には整流回路５が接
続され、昇圧された交流出力が整流されるようになって
いる。コンデンサＣ1はこの整流回路５からの直流出力
により充電される。A rectifier circuit 5 is connected to the secondary side of the step-up transformer 3 so that the stepped-up AC output is rectified. The capacitor C 1 is charged by the DC output from the rectifier circuit 5.
このようにインバータ装置２が所定期間運転され、コ
ンデンサＣ1が設定電圧まで充電されると、インバータ
装置２の運転は一定期間停止され、出力が停止される。
この出力停止期間中に、高速スイッチ６がオンとなり、
コンデンサＣ1の電荷が移行することにより、コンデン
サＣ2が充電される。そして、コンデンサＣ2が所定の電
圧まで充電されることにより、レーザ回路７が放電を行
うことになる。Thus the inverter apparatus 2 is operated a predetermined time period, the capacitor C 1 is charged up to the set voltage, the operation of the inverter apparatus 2 is stopped for a certain period, the output is stopped.
During this output stop period, the high-speed switch 6 is turned on,
By charge of capacitor C 1 is transferred, the capacitor C 2 is charged. By the capacitor C 2 is charged to a predetermined voltage, so that the laser circuit 7 performs discharge.
コンデンサＣ1の放電が終了し、インバータ装置２の
出力停止期間が終了すると、インバータ装置２は再び運
転を開始し、上記と同様の過程の動作が繰返される。Discharge of the capacitor C 1 is completed, the output stop period of the inverter 2 is completed, the inverter apparatus 2 starts the operation again, operation of the same process is repeated.
第４図は上記の動作における、昇圧トランス３の出力
とコンデンサＣ1の充電電圧との関係を示す説明図であ
る。昇圧トランス３から出力されるパルスのパルス幅及
び周波数はキャリヤ信号と同じになっている。そして、
キャリヤ信号の１パルス当りについて、コンデンサＣ1
の充電電圧はΔＶCだけ上昇する。コンデンサＣ1の充電
電圧がこのようにΔＶC毎に段階的に上昇することによ
り、コンデンサＣ1は設定電圧Ｖ0まで充電される。この
電圧値Ｖ0は、この後高速スイッチ６がターンオンして
コンデンサＣ1が放電されるまでの間一定に維持され
る。4 is an explanatory diagram showing a relationship between the above operation, the charging voltage of the output and the capacitor C 1 of the step-up transformer 3. The pulse width and frequency of the pulse output from the step-up transformer 3 are the same as the carrier signal. And
For each pulse of the carrier signal, the capacitor C 1
Charge voltage rises by ΔV C. By charging voltage of the capacitor C 1 is thus stepwise increased for each [Delta] V C, the capacitor C 1 is charged to the set voltage V 0. This voltage value V 0 is maintained constant thereafter until the high-speed switch 6 is turned on and the capacitor C 1 is discharged.
このような、コマンド方式によるコンデンサＣ1の充
電を行うと、インバータ装置２のキャリヤ制御により充
電の休止時間を確実に確保することができる。したがっ
て、高速スイッチ６のターンオフを確実に行うことがで
き、安定した高繰返し動作を行うことができる。Such is charged in the capacitor C 1 by the command system, it is possible to reliably secure the pause time of the charging by the carrier control of the inverter 2. Therefore, the high-speed switch 6 can be reliably turned off, and a stable high-repetition operation can be performed.
なお、インバータ装置２の運転開始から出力停止まで
の期間、すなわち充電期間τONは、キャリヤ周波数をｆ
Cとすると、 で表わされる。Note that the period from the start of operation of the inverter device 2 to the stop of output, that is, the charging period τ ON, is determined by changing the carrier frequency to
C Is represented by
一方、インバータ装置２の出力停止期間、すなわち非
充電期間τOFFは、高速スイッチ６のターンオフに必要
な時間により制限される。On the other hand, the output stop period of the inverter device 2, that is, the non-charging period τ OFF is limited by the time required for turning off the high-speed switch 6.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような従来のコンデンサ充電回
路は、次のような欠点を有するものであった。(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional capacitor charging circuit as described above has the following disadvantages.
すなわち、第４図によれば、コンデンサＣ1の充電電
圧の分解能は、キャリヤ信号の１パルス当りの電圧増加
分ΔＶCに等しくなる。したがって、充電電圧の精度Ａ
は、この電圧増加分ΔＶCと設定電圧Ｖ0との比として、 Ａ＝ΔＶC/V0 ……（２） で与えられる。そのため、ΔＶCが一定であるとする
と、Ｖ0を変えたときには、Ａの値も変動することにな
る。That is, according to Figure 4, the resolution of the charging voltage of the capacitor C 1 is equal to the voltage increment [Delta] V C per pulse of the carrier signal. Therefore, the charging voltage accuracy A
Is given by the following equation : A = ΔV C / V 0 (2) as a ratio between the voltage increase ΔV C and the set voltage V 0 . Therefore, assuming that ΔV C is constant, when V 0 is changed, the value of A also changes.
一方、炭酸ガスレーザ、エキシマガスレーザ等の気体
レーザ装置では、ガスの劣化等による出力変動を補償し
てレーザ出力を一定にするため、設定電圧を変化させる
必要が生じることがある。On the other hand, in a gas laser device such as a carbon dioxide gas laser and an excimer gas laser, it may be necessary to change a set voltage in order to make the laser output constant by compensating for output fluctuation due to gas deterioration or the like.
したがって、従来のコンデンサ充電回路は、ガスの劣
化等に起因するレーザ出力の変動を防止するため、設定
電圧を変化させると、安定した充電精度が得られないと
いう欠点を有していた。Therefore, the conventional capacitor charging circuit has a drawback that stable charging accuracy cannot be obtained if the set voltage is changed in order to prevent a change in laser output due to gas deterioration or the like.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、コンデ
ンサを充電する際の設定電圧を変更したとしても、常に
安定した充電精度が得られるコンデンサ充電回路を提供
することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a capacitor charging circuit that can always obtain stable charging accuracy even when a set voltage for charging a capacitor is changed.
（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するための手段として、直流
電源装置からの直流出力をインバータ装置に供給すると
共に、該インバータ装置を所定幅及び所定周波数のパル
ス信号を基本成分とする制御信号に基いて制御すること
により、所定間隔毎の出力停止期間を含む交流出力を得
るようにし、この交流出力を整流してコンデンサを設定
電圧まで周期的に充電するようにしたコンデンサ充電回
路において、前記コンデンサの設定電圧に対応する設定
電圧信号を発生する設定電圧信号発生手段と、前記設定
電圧信号発生回路からの設定電圧信号に基いて、前記直
流電源装置の直流出力を制御する直流出力制御手段と、
を備え、前記コンデンサの設定電圧を変化させる場合
は、その変化に対応して前記直流出力を制御することに
より、前記パルス信号の１パルス当りについての前記イ
ンバータ装置の交流出力を調整するように構成したもの
である。(Means for Solving the Problems) As means for solving the above problems, the present invention supplies a DC output from a DC power supply to an inverter device and transmits the pulse signal of a predetermined width and a predetermined frequency to the inverter device. By controlling based on a control signal as a basic component, an AC output including an output stop period at predetermined intervals is obtained, and this AC output is rectified to periodically charge a capacitor to a set voltage. In a capacitor charging circuit, a set voltage signal generating means for generating a set voltage signal corresponding to a set voltage of the capacitor, and controlling a DC output of the DC power supply device based on a set voltage signal from the set voltage signal generating circuit. DC output control means,
When the set voltage of the capacitor is changed, the DC output is controlled in accordance with the change to adjust the AC output of the inverter device per one pulse of the pulse signal. It was done.
（作用） 上記構成において、インバータ装置が運転を開始しコ
ンデンサが充電され始め、コンデンサの充電電圧が設定
電圧に達するとインバータ装置の出力は一定期間停止す
る。この出力停止期間中にコンデンサの放電が行なわれ
ると、インバータ装置は再び運転を開始し、以後同様の
動作を繰り返す。(Operation) In the above configuration, the inverter device starts operating, the capacitor starts to be charged, and when the charged voltage of the capacitor reaches the set voltage, the output of the inverter device stops for a certain period. When the capacitor is discharged during the output stop period, the inverter device starts operating again, and thereafter repeats the same operation.
そして、設定電圧が変更される場合は、設定電圧信号
発生手段が設定電圧信号を出力する。直流出力制御手段
は、この設定電圧信号を出力する。直流出力制御手段
は、この設定電圧信号発生手段からの設定電圧信号に基
いて、直流電源装置の直流出力を制御し、パルス信号の
１パルス当りのインバータ装置の交流出力を、設定電圧
に応じて調整する。すなわち、設定電圧が変更されて
も、これに応じて充電電圧の増加分又は減少分が変化す
るので、コンデンサの充電精度は常に一定レベルに維持
される。Then, when the set voltage is changed, the set voltage signal generating means outputs the set voltage signal. The DC output control means outputs the set voltage signal. The DC output control means controls the DC output of the DC power supply device based on the set voltage signal from the set voltage signal generating means, and changes the AC output of the inverter device per one pulse of the pulse signal according to the set voltage. adjust. That is, even if the set voltage is changed, the amount of increase or decrease of the charging voltage changes accordingly, so that the charging accuracy of the capacitor is always maintained at a constant level.
（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図に基き説明
する。但し、第３図及び第４図と同様の構成要素に同一
符号を付して、その重複した説明を省略する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. However, the same components as those in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
第１図において、制御回路4Aは、図示を省略したキャ
リア信号発生回路よりキャリヤ信号が入力されると、こ
のキャリヤ信号を基本成分とする制御信号に基いて、イ
ンバータ装置２をキャリヤ制御するようになっている。
また、制御回路4Aは、直流出力制御手段９を有してお
り、設定電圧信号発生回路10より設定電圧信号が入力さ
れると、この設定電圧信号に応じて直流電源装置１の直
流出力を増減するようになっている。そして、高速スイ
ッチ６と並列に接続された電圧検出手段８は、コンデン
サＣ1の充電電圧についての検出信号を制御回路4Aに送
出するようになっている。In FIG. 1, when a carrier signal is input from a carrier signal generation circuit (not shown), a control circuit 4A controls the inverter device 2 based on a control signal having the carrier signal as a basic component. Has become.
Further, the control circuit 4A has a DC output control means 9, and when a set voltage signal is input from the set voltage signal generation circuit 10, the DC output of the DC power supply 1 is increased or decreased according to the set voltage signal. It is supposed to. Then, the voltage detecting means 8 connected to the high-speed switch 6 in parallel, adapted to deliver a detection signal of the charging voltage of the capacitor C 1 to the control circuit 4A.
次に、この実施例の動作を第２図に基いて説明する。
まず、最初に、コンデンサＣ1の設定電圧をＶ1にすべき
旨の設定電圧信号が設定電圧信号発生回路10から制御回
路4Aに入力されると、直流出力制御手段９はこの設定電
圧信号に対応する制御信号を直流電源装置１に送出す
る。直流電源装置１は、この制御信号に基いて直流出力
をインバータ装置２に供給する。インバータ装置２は、
キャリヤ信号を基本成分とする制御回路4Aからの制御信
号に基いて、この直流出力を交流出力に変換する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, when a set voltage signal indicating that the set voltage of the capacitor C 1 should be set to V 1 is input from the set voltage signal generating circuit 10 to the control circuit 4A, the DC output control means 9 receives the set voltage signal. A corresponding control signal is sent to DC power supply 1. The DC power supply 1 supplies a DC output to the inverter 2 based on the control signal. The inverter device 2
The DC output is converted to an AC output based on a control signal from the control circuit 4A having a carrier signal as a basic component.
そして、この交流出力は昇圧トランス３により昇圧さ
れた後、整流回路５により再び直流に変換される。これ
により、コンデンサＣ1は第２図の曲線Ｔ1で示すよう
に、設定電圧Ｖ1になるまで充電される。このときのキ
ャリヤ信号１パルス当りの増加分はΔＶ1である。Then, this AC output is boosted by the boost transformer 3 and then converted again to DC by the rectifier circuit 5. Thereby, the capacitor C 1 is charged until reaching the set voltage V 1 as shown by the curve T 1 in FIG. At this time, the increment per carrier signal pulse is ΔV 1 .
次いで、コンデンサＣ1の設定電圧をＶ1からＶ2（Ｖ2
＜Ｖ1）へ変更すべく、設定電圧信号発生回路10から新
たな設定電圧信号が直流出力制御手段９に入力される。
以後、上記と同様の過程を経て、コンデンサＣ1は第２
図の曲線Ｔ2で示すように、設定電圧Ｖ2になるまで充電
される。このときのキャリヤ信号１パルス当りの増加分
はΔＶ2（ΔＶ2＜ΔＶ1）である。Next, the set voltage of the capacitor C 1 is changed from V 1 to V 2 (V 2
To change to <V 1 ), a new set voltage signal is input from the set voltage signal generation circuit 10 to the DC output control means 9.
Thereafter, through the same process as described above, the capacitor C 1
As shown in FIG curve T 2, it is charged to a set voltage V 2. At this time, the increment per carrier signal pulse is ΔV 2 (ΔV 2 <ΔV 1 ).
このように、設定電圧がＶ1からＶ2へ変化しても、こ
の変化分に対応して、キャリヤ信号１パルス当りの増加
分も変化するので、コンデンサＣ1の充電精度は常に一
定に維持される。Thus, even if the change from the setting voltage V 1 to V 2, corresponding to this variation, since the changes increase per carrier signal 1 pulse, maintaining the charging accuracy of the capacitor C 1 is always constant Is done.
上記実施例では設定電圧がＶ1,V2の二つの場合を説明
したが、三つ以上であってもよいことはもちろんであ
る。また、設定電圧のＶ1からＶ2への変化、及び増加分
のΔＶ1からΔＶ2への変化を連続的即ちアナログ的なも
のにすることも可能である。In the above embodiment, two cases of the set voltages V 1 and V 2 have been described, but it is needless to say that three or more set voltages may be used. Further, the change of the set voltage from V 1 to V 2 and the increase from ΔV 1 to ΔV 2 can be made continuous, that is, analog.
なお、電圧検出手段８は、コンデンサＣ1が設定電圧
まで充電されたことを確実に検知するため省略せずに設
けておくのが普通であるが、理論上はこの電圧検出手段
８を省略することもできる。The voltage detecting means 8 is a normal to preferably provided without omitting order to reliably detect that the capacitor C 1 is charged to the set voltage, theoretically bypass this voltage detecting means 8 You can also.
以上のように本発明によれば、コンデンサの設定電圧
を変化させる場合は、その変化に対応して直流電源装置
の直流出力を制御し、パルス信号の１パルス当りについ
てのインバータ装置の交流出力を調整する構成としたの
で、常に一定の充電精度を得ることが可能である。As described above, according to the present invention, when the set voltage of the capacitor is changed, the DC output of the DC power supply is controlled in accordance with the change, and the AC output of the inverter for each pulse of the pulse signal is controlled. Since the configuration is adjusted, it is possible to always obtain a constant charging accuracy.
第１図は本発明の実施例の概略構成図、第２図はその動
作を説明するための特性図、第３図は従来装置の概略構
成図、第４図はその動作説明図である。 １……直流電源装置、２……インバータ装置、３……昇
圧トランス、4A……制御回路、５……整流回路、６……
高速スイッチ、９……直流出力制御手段、10……設定電
圧信号発生回路、Ｃ1……コンデンサ。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining the operation, FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional device, and FIG. 1 DC power supply device 2 Inverter device 3 Step-up transformer 4A Control circuit 5 Rectifier circuit 6
High-speed switch, 9 DC output control means, 10 setting voltage signal generation circuit, C 1 capacitor.
Claims (1)
装置に供給すると共に、該インバータ装置を所定幅及び
所定周波数のパルス信号を基本成分とする制御信号に基
いて制御することにより、所定間隔毎の出力停止期間を
含む交流出力を得るようにし、この交流出力を整流して
コンデンサを設定電圧まで周期的に充電するようにした
コンデンサ充電回路において、 前記コンデンサの設定電圧に対応する設定電圧信号を発
生する設定電圧信号発生手段と、 前記設定電圧信号発生回路からの設定電圧信号に基い
て、前記直流電源装置の直流出力を制御する直流出力制
御手段と、 を備え、 前記コンデンサの設定電圧を変化させる場合は、その変
化に対応して前記直流出力を制御することにより、前記
パルス信号の１パルス当りについての前記インバータ装
置の交流出力を調整するようにしたことを特徴とするコ
ンデンサ充電回路。A DC output from a DC power supply device is supplied to an inverter device, and the inverter device is controlled based on a control signal having a pulse signal of a predetermined width and a predetermined frequency as a basic component, so that the inverter device is controlled at predetermined intervals. An AC output including an output suspension period is obtained, and in a capacitor charging circuit configured to rectify the AC output and periodically charge a capacitor to a set voltage, a set voltage signal corresponding to the set voltage of the capacitor is provided. Setting voltage signal generating means to generate, and DC output control means for controlling the DC output of the DC power supply device based on the setting voltage signal from the setting voltage signal generating circuit, wherein the setting voltage of the capacitor is changed. In this case, the DC output is controlled in accordance with the change, so that the pulse signal per pulse of the pulse signal is controlled. A capacitor charging circuit, wherein the AC output of the inverter device is adjusted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JPH0376177A JPH0376177A (en) | 1991-04-02 |
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